エネルギーマネジメント最前線～BEMSからCEMS、そしてIoT＆AI・ビックデータの活用へ～

2018年9月26日
エネルギー環境保全マネジメント研究部会

横山 健児

目次

2

●環境・エネルギーを取り巻く状況●エネルギーマネジメントに関わる動向●エネルギーマネジメントシステムにおける標準化とセキュリティ要件●ビックデータ活用の状況●エネルギーマジメントに関する事例- BEMSの活用事例- CEMSの活用事例- FMにおけるIoT＆AI活用事例目次

3●環境・エネルギーを取り巻く状況●エネルギーマネジメントに関わる動向●エネルギーマネジメントシステムにおける標準化とセキュリティ要件●ビックデータ活用の状況●エネルギーマジメントに関する事例- BEMSの活用事例- CEMSの活用事例- FMにおけるIoT＆AI活用事例

「持続可能な開発目標」(SDGs) 2015年9月25日

4「持続可能な開発目標」(SustainableDevelopment Goals：SDGs)を中核とする「持続可能な開発のための２０３０アジェン
ダ」は、平成27(2015)年9月25日に、ニューヨーク・国連本部で開催された国連サミットで採択された。
1. 貧困の撲滅
2. 飢餓撲滅、食料安全保障3. 健康・福祉
4. 質の高い教育
5. ジェンダー平等
6. 水・衛生の持続可能な管理
7. 持続可能なエネルギーへのアクセス
8. 包摂的で持続可能な経済成長、雇用
9. 強靭なインフラ、産業化・イノベーション
出典：環境省ホームページ（http://www.env.go.jp/earth/sdgs/index.html）

10. 国内と国家間の不平等の是正
11. 持続可能な都市
12. 持続可能な消費と生産
13. 気候変動への対処
14. 海洋と海洋資源の保全・持続可能な利用15. 陸域生態系、森林管理、砂漠化への対処、生物多様性
16. 平和で包摂的な社会の促進
17. 実施手段の強化と持続可能な開発のためのグローバル・パートナーシップの活性化

COP21-パリ協定 2015年12月12日

5地球温暖化対策に関する世界的な潮流

6

 国連「持続可能な開発目標(SDGs)」採択(2015.9)、パリ協定発効(2016.11)など、世界の潮流は「脱炭素」
 国連責任投資原則(PRI)が投資決定にESG(Environment/Social/Governance)を組み込むなど、脱炭素を標榜する企業を重視・選別して行う投資が活発化

企業の脱炭素へ向けた取り組み
SBT（Science Based Target）
温室効果ガスの削減目標を審査・認定する国際イニシアチブ。世界の平均気温の上昇を「2℃未満」に抑えるために、企業に対して科学的な知見と整合した削減目標を設定するよう求めている。
日本の認定企業（14社）
第一三共、川崎汽船、キリンホールディングス、コマツ、コニカミノルタ、ナブテスコ、リコー、ソニー、戸田建設、電通、富士通、富士フイルム、パナソニック、リクシル

RE100（Renewable Energy 100%）
事業運営に必要な電力を100％再生可能エネルギーで調達することを目標に掲げる企業が加盟するイニシアティブ
加盟企業（118社） アップル、グーグル、マイクロソフト、GＭ、BMW、IKEA、BT、KPN など
内、日本の加盟企業（3社） リコー、積水ハウス、アスクル

地球温暖化対策 閣議決定 2016年年5月13日
１. 新築建築物における省エネ基準適合義務化
２. 既存建築物の省エネ化（改修）３. ネット・ゼロ・エネルギー・ビル（ＺＥＢ）の推進
2020年までに新築公共建築物等で、2030年までに新築建築物の平均でＺＥＢを実現を目指す。

４. 低炭素認定建築物等の普及促進
５. 省エネ・環境性能の評価・表示制度の充実・普及促進
６. 高効率な省エネルギー機器の普及
ＬＥＤ 等の高効率照明が、2020年度までにフローで100％、2030年度までにストックで100％普及することを目指す。

７. 徹底的なエネルギー管理の実施
照明や空調等の機器・設備について、最適な運転の支援を行うビルのエネルギー管理システム（ＢＥＭＳ）を2030年までに約半数の建築物に導入する。

7

目次

8

●環境・エネルギーを取り巻く状況●エネルギーマネジメントに関わる動向●エネルギーマネジメントシステムにおける標準化とセキュリティ要件●ビックデータ活用の状況●エネルギーマジメントに関する事例- BEMSの活用事例- CEMSの活用事例- FMにおけるIoT＆AI活用事例

近未来のビルディング＆エネルギーマネジメント

9

数値解析ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ

AI・予測

専門技術者
研究者

統合データベース（ビックデータ）

GW

GW

衛生

カメラ

GW

ファイアウォール

GW

天気予報
･災害情報

サーバー
サイネージ法令・政令･補助金

バイタル
空調機

照明

【ユーティリティ】

入退館・入退室PC【ビルサービス】

点検・工事

建物のデータ【室内】

行動人流

人流・行動データ
計測情報

電力会社
･ガス会社

一般公開情報今後の日本の電力供給システムとビルディング施設との関係

10

目次

11

●環境・エネルギーを取り巻く状況●エネルギーマネジメントに関わる動向●エネルギーマネジメントシステムにおける標準化とセキュリティ要件●ビックデータ活用の状況●エネルギーマジメントに関する事例- BEMSの活用事例- CEMSの活用事例- FMにおけるIoT＆AI活用事例

スマートグリッドの国際標準化動向

12

電気事業者ドメイン：IECがドメイン毎に機能、構造を情報モデル化
需要家ドメイン：NIST主導(ISO)でFSGIMによる情報モデル化、OpenADR
系統運用

電力市場
IEC62325

サービスプロバイ
ダIEC62746

Energy Market

Systems Interface
between Customer
EMS and the

IEC主導

IEC61970-CIM

PowerEMS Operation
Power Systems

Management
EI, openADR
System Energy Interoperation
Automated Demand Response

IEC61968-DCIM
発電

DMS Operation
Asset ManagementConsumer, Meter
Load Control

NIST主導EIS Alliance
Energy Information Standards

ASHRAE 201
FSGIM
Facility Smart Grid Information Model

送電･配電

需要家

共通情報モデル（CIM）による国際標準化のメリット

13

情報モデルによる標準化は欧州において、主に、IECを舞台に活発に実施されている。
・ユースケースによる要件定義を受け、対象システム･サービスをオブジェクト指向に基づいて、共通情報モデル（IEC-CIM）化し、これを元に関係システム間の交換メッセージの作成手順、通信手順などを規定⇒新旧入り混じったシステムが共通に認識できる情報を共通な通信手順で交換可能となり、システム間の相互運用性が担保される。
相互運用性を担保

ビジネスレイヤX
機能レイヤ
サービスA

IEC-CIM：
統一モデリング言語（UML:UnifiedModeling Language）におけるクラス図（Class Diagram）によって表現
メッセージの作成
・WSDLで規定されたSOAPプロトコル・メッセージの転送：JMSまたはXMPP

ビジネスレイヤY
相互運用

機能レイヤ
サービスB

授受情報の共通な情報モデル化
インフォメーションレイヤ
（UML形式クラス表現）
ネットワーク非依存

通信レイヤ（XML形式データ表現）
機器レイヤ

IEC-CIMにおけるクラス図とXMLメッセージ作成手順
IEC61968の需要家設備モデル例：
設備(EndDevice)の制御仕様(EndDeviceControl)を表現する
UMLクラス図EndDeviceAction+ command: String [0..1]+ duration: Minutes [0..1]+ durationdefinte: Boolean [0..1]+ startDateTime: DateTime[0..1]

機器制御

ディスプレイ表示

PanDemandResponse

PanDisplay+ appoliance: ControlledAppliance [0..1]+ avgLoadAdjustment: Percent [0..1]+ coolingOffset: Temperature [0..1]+ coolingSetPoint: Temperature[0..1]・・・

14

制御コマンドはEndDeviceActionに記述される。

機能の継承
料金誘導
PanPricing+ confirmationRequired: Boolean [0..1]+ provideID: Integer [0..1]¥+ priority: String [0..1]+ textMessage: String [0..1]+ transmissionMode: TransmissionModeKind[0..1]

IEC-CIMからXLMメッセージを作成する流れ
IEC-CIM
UMLクラスCIMプロファイル（IEC-CIMのサブセット）

定義書

定義書
IEC規格の検討対象

XMLスキーマ（テンプレート的なもの）
ファイル

XMLメッセージファイル

FSGIM（Facility Smart Grid Information Model）

15

Facility Smart Grid Information Model
抽象オブジェクト指向 情報モデル■ エネルギー管理アプリケーションの支援■ サービスプロバイダーとのインタフェース
・ デマンドレスポンス
・ ピーク・シフト
・ 電力需要予測
・ 遮断可能負荷評価
・ 設備負荷監視・ 電力品質サービス監視・ エネルギー消費データ履歴管理
・ 直接負荷制御－ オンサイト発電－ 蓄電池

Usecase による妥当性検証
・EIS Alliance usecase 19
・共通機能 usecase
3
The model components are:・ Meter Component - 計量（電力、エネルギー、排気物質）
・ Load Component – 負荷（照明、空調、事務機器）
・ Generator Component - 発電（分散電源、熱エネルギー）・ Energy Manager Component - エネルギー管理
External Import Model:
・ OASISE EI, NAESB EUI, IEC61850-7-420, WXXM Weather

Facility Smart Grid Information Model

16

電気事業者と需要家間をつなぐ標準化動向

17系統と需要家をつなぐ標準化としては、主にIEC62746とEI（Energy Interoperation）

電気事業者

需要家

電力取引 IEC62325• Energy Market系統
運用

IEC61970-CIM• EMS Operation• Power Systems

配電管理

IEC61968DCIM• DMS Operation• Asset Management• Consumer, Meter• Load Control

変電

IEC61850

IEC62746（規格審議中）業務･産業用施設
エネルギー管理

Systems Interface
between Customer
EMS and the PowerManagement System

EIS Alliance
Energy Information
Standards

OASIS
EnergyInteroperation
OpenADR
Alliance
OpenADR

ISO TC205, ASHRAE 201 FSGIM(Facility Smart Grid Information Model)

BEMS

HEMS

BACnetLonworks
ECHONET Lite
SEP 2.0
KNX

バーチャルパワープラント（VPP)

18●需要家サイドにあるエネルギーリソース（蓄電池、空調、照明等）を制御し、ネガワット（電力使用量抑制）を創出し、仮想発電所とし活用する事業セキュリティに関する国際標準規格

19

NISTIR 7628:システム機能、運用に基づくセキュリティ要件を設定。セキュリティガイドラインで遵守義務なし
IEC62351:システム構成に基づく設計、機器のセキュリティ対策を規定。実践的なガイドライン
であるが、遵守義務なし
凡例
電力分野標準規格

対策設計・実装の技術的詳細度

電力分野業界規格・ガイドライン

IEC 62351

産業用制御分野標準規格

運用者に関する組織的要件

製品・サービスに関する技術要件

IEC 62443

NERC CIP

運用側面

NISTIR 7628
SG-CG SGISIEC 62056-5-3

ガバナンス，管理ポリシー，インシデント対応

製品・サービス
側面

IEEE 1686
IEEE C37.240
ISO/IEC 27019
技術的・組織的な枠組や対策に関する網羅性

組織や運用の要件を支える製品・サービス

ERABに関するサーバーセキュリティガイドライン

20• エネルギー・リソース・アグリゲーション・ビジネス（ERAB)に参画する各事業者が取り組むべき標準対策要件：「ERABに関するサーバーセキュリティガイドライン」

標準対策要件に基づく詳細対策要件の設計（勧告）

ERABに参画する各事業者によるPDCAサイクルによる継続的なセキュリティ対策の実施（推奨）ERABに参画する各事業者におけるセキュリティ対策の設定・実施（推奨）ERABに参画する各事業者におけるセキュリティ対策の検証・改善（推奨）各事業者における監視・対応体制等（推奨）インターフェース

セキュリティ対応

R1

送配電事業者とアグリゲーター間相互認証、通信の暗号化（勧告）R2～R3

各種制御サーバー間連携相互認証、通信の暗号化（勧告）R4

アグリゲータとエネルギーマネジメント間相互認証、通信の暗号化（勧告）R5

コントローラと需要家機器間相互認証、通信の暗号化（推奨）

目次

21

●環境・エネルギーを取り巻く状況●エネルギーマネジメントに関わる動向●エネルギーマネジメントシステムにおける標準化とセキュリティ要件●ビックデータ活用の状況●エネルギーマジメントに関する事例- BEMSの活用事例- CEMSの活用事例- FMにおけるIoT＆AI活用事例

ビッグデータの特徴と種類

22

ビッグデータの特徴特徴となる背景

Volume

容量が大きいデータ

情報処理技術の進歩により、大量のデータを処理することが容易となった。

Variety

種類が多いデータ

非構造化データも含めた、多様なデータを取り扱うこととなった。

Velocity

頻度が高いデータ

ビッグデータにおいてリアルタイム処理のニーズが顕在化した。

動画/画像データ
音声データゲノムデータ 等

非構造化データ
準構造化
データ
構造化
データ

センサデータSNSデータ
株価や為替 等
財務データ
顧客データ
物流データ 等形式

概要

非構造化 リレーショナル・データベースのテーブルのカラデータ
ム構造ではない形式のデータ
基本的に平易なテキストデータで、テキスト内の記号(カンマ区切り、タブ区切り、改準構造化
行)を用いて値や行の区切りリレーショナル･データ
データベース上のテーブルとして格納できる
データ
構造化
データ

リレーショナル･データベース上のテーブルとして格納できるデータ

電力データの活用事例

23• データの活用方法として、見える化、制御、診断、利活用に分類される。
• データ活用のためIoT＆AIの利用が拡大
監視（見える化）

電力量

電力設備データ

検針
電力の見える化

アラーム監視制御

データ分析による診断

データ利活用BAS/BEMS

発電診断
省エネ診断
デマンドレスポンス（DR）

見守りサービス
営業戦略策定故障予測

部品在庫管理交換計画
修理作業員の業務を効率化

遠隔検査

目次

24

●環境・エネルギーを取り巻く状況●エネルギーマネジメントに関わる動向●エネルギーマネジメントシステムにおける標準化とセキュリティ要件●ビックデータ活用の状況●エネルギーマジメントに関する事例- BEMSの活用事例- CEMSの活用事例- FMにおけるIoT＆AI活用事例

ビルエネルギーマネジメントシステム（BEMS）とは（1/2）

BEMSのサーバー(Webサーバー)

IPネットワーク
BEMSの操作端末

コントローラ

センサ・空調機・照明など

25

ビルエネルギーマネジメントシステム（BEMS）とは（2/2）

26

BEMS=Building and Energy Management Systemの略【空気調和・衛生工学会】
 ビル内の各設備をネットワークで結んで管理するシステムで、人間にたとえれば“神経”
 ビル環境を安全･快適に保ち、ビルの日常管理、警報管理、計量計測に寄与
中央監視ｻｰﾊﾞｰ
ﾘﾓｰﾄﾕﾆｯﾄ

搬送ｼｽﾃﾑ電源ｼｽﾃﾑ空調ｼｽﾃﾑ
ビル管理者

ﾈｯﾄﾜｰｸ

防災ｼｽﾃﾑ防犯ｼｽﾃﾑ照明ｼｽﾃﾑBEMSの市場規模

27

 主に延床面積が5,000㎡以上のビルに導入（業務用ビル全体の約5％）
→ 省エネ法対応などを考慮すると1,000㎡～のビルは有力な市場
 クラウド型のBEMSが大きく増加している
小規模群管理中規模

大規模

有望なBEMS市場
クラウド型のBEMSが大きく増加

BMS
BAS

従来型BEMSの市場

2,800
棟数(千棟)

250,000棟

20,000棟
8,000棟

4,000
棟【日本における業務用ビルのストックとBEMSの市場】

6,000

BEMSによるビル環境とエネルギーの最適化①28

 ビルの環境やエネルギー性能を日常的に管理・評価
 計測情報をもとに、現状を分析/評価することでビルの運用を最適化
室内環境評価の見える化

エネルギー管理・環境管理

図面・法令・基準など

BEMS

管理者

ビル（センサー、機器など）

エネルギー消費量の比較

機器性能評価ベンチマークとの乖離

1.2

システムCOP (-)

10.8
0.6
0.4
LCEM
実績

0.2

機器仕様性能

00

20

4060

冷凍機負荷率 (%)

80100

BEMSによるビル環境とエネルギーの最適化②29

設備運転のムダを見つけ出す

熱源の最適運用状態の確認

省エネ機構の運用
状況比較

省エネ施策の効果検証

BEMSによるビル環境とエネルギーの最適化③30

 BEMSデータをもとに効率的に中長期保全計画を立案・管理 現状に基づいた最適な模様替や改修工事を計画・設計
中長期保全

模様替・改修工事

・BEMSで蓄積されたデータをもとに、エネルギーシミュレーションを継続的/自動的に実施し効果を絶対的に評価
・現実に合わせた中長期計画の立案を支援

・BEMSで蓄積されたデータをもとに実際の運用状態に応じた建物の改修設計などを支援
・他の施設の運用情報を共有化し、効果的な省エネルギー技術や最新技術を改修設計などに反映

中長期保全計画
予実管理
BEMS

管理者

運転時間

点検記録

設備台帳

発停回数

ﾒﾝﾃ記録

ﾒﾝﾃ計画

警報

修繕履歴

連絡先

計量値

予備品

【運転情報】【日報管理業務】

BEMS

設計者

ｴﾈﾙｷﾞｰ消費分析【登録情報】
BEMS

警報･故障分析

・最適な設計・最適な機器選定
・最適な運用提案
・保守/将来ｽﾍﾟｰｽの見直・信頼性の向上･予防保全 など

BEMSによるビル環境とエネルギーの最適化④31

 現状把握できるだけでなく、関係者間の管理情報の適切な共有や、各種業務の効率化を実現
点検支援

業務管理・点検結果を投入し即時レポート化･機器の稼働状況、業務スケジュールを一元管理
オーナー
・過去の履歴と比較・消耗品、雑材品の利用状況や在庫を一括管理
ビル管理者
・現況図や台帳のメンテナンス
・過去の法対応報告書や各種レポートを一括管理
・施設内すべての運転状態や・管理者の点検順路や点検に要した時間を確認
故障の有無を一元的に把握（見落としの防止や点検計画の見直しに活用）
アップロード・故障やトラブルが発生した場合、近くの管理者に駆付け
BEMS
データメンテナンス
協力会社 を指示し早期に解決
閲覧

巡回・点検

BEMS

BEMS

BEMS

BEMS

予防
・リコール対象品やトラブルが発生した製品有無や場所を検知
データマイニングを利用した不具合検知

点検順路、点検時間などを管理

トラブル時に近くの管理者に通知

CEMSによるスマートコミュニティ・地域新電力の取組み①自治体や地域企業と連携してコミュニティーを形成②地域で作られた地元産電力を地域で利用（地産地消）③エネルギーマネジメントによりコミュニティ内の省エネを推進④災害にも強い街づくり⑤コミュニティー内の資金循環により地域活性化に貢献
自治体内の再生可能エネルギー

太陽光発電風力発電

バイオマス発電

電気
電気
電気
電気

地元企業

地域
新電力

資金循環

電気
ICT

需給管理・運営
エネルギーマネジメント

ON/OFF

NTTファシリティーズ

地熱発電

産業・雇用

電気

自治体

自治体内の需要家（公共施設等）

水力発電

CEMS

電気料金削減32

岩手県・北上新電力

33

 北上新電力を設立、2015年4月サービス開始
 当社はCEMSを使用し、エネルギーマネジメントと北上新電力運営を担当
 省エネサービスを提供し、再エネ比率20％、レジリエンス性の向上を目指す
経済産業省：平成24年度スマートコミュニティ導入促進事業(2012～2015年度）
環境省：平成28年度二酸化炭素排出抑制対策事業費等補助金(2016～2020年度）

地産電源開発需要家設備への投資
エネルギー 本庁舎
BEMS
マネジメントメガソーラー

CEMS

自治体資産

Internet

EV充電器

NetWork

買電

ピークカット用兼災害対応電源

売電

需給管理
運営
売電

PV

支庁舎

照明設備

BEMS
PV

電力会社
買電

北上新電力

電力
供給

売電

蓄電池

EV

蓄電池

空調設備

地区交流センタ・小中学校・オフィスアルカディア・陸上競技場EV充電器

エネルギーを起点に資金循環
PV

蓄電池

EV
PV

CEMS（ｺﾐｭﾆﾃｨｴﾈﾙｷﾞｰﾏﾈｼﾞﾒﾝﾄｼｽﾃﾑ）の機能

34

 発電量/需要量の予測機能と需給計画策定機能
 エネルギーリソースの遠隔制御機能（EMS）
CEMS（地域新電力機能）

システム利用者

xEMS（見える化，DR機能等）

電力会社／エネット

発電設備

地域新電力

需給計画
計画
制御
エネルギー運用管理者

小水力

メガソーラ

エネルギーマネジメント

計測
計測

監視

空調

計測

監視
外部情報

蓄電池
太陽光充電器
需給管理装置ソーラーパーク・防災拠点（計17か所）

IPネットワーク

発電量予測

照明

DR

計測

DR

地域新電力

本庁舎

FITBEMS/
Remoni

需要量予測

需給管理装置太陽光 蓄電池 充電器

オフィス

支庁舎（計2か所）

太陽光 蓄電池

外部システム（天候情報等）

需給管理装置LED照明

省エネ支援（画面イメージ）

35

サイネージ（電子掲示板）・パソコン・スマートフォンが連動
コミュニティのエネルギー状況が分かる！
ポップアップ
通知○○○様スマホアプリで節電を呼びかけ○○施設

地図上に各施設の状況を表示して比較○○施設まち全体で取り組む省CO2北上市本庁舎のエネルギーマネジメント●実施手段は、蓄電池制御、照明・空調制御、節電行動要請の3種類●電力需給のひっ迫状況により、ＤＲ＊の実施手段を3段階設定(ＤＲ＊：ディマンドリスポンス)①蓄電池充放電制御
・需要家が意識することなく、ピークカット、ピークシフトを自動制御。
・ピーク時の電力使用量を削減。

②照明・空調制御・天気予報の温度情報に基づき、空調の運転台数を遠隔制御。
・LED照明の点灯/消灯を遠隔制御。
*逼迫状況により制御内容を設定。

③節電行動要請・見える化による節電行動を促進、需要を抑制。
・適切なインセンティブにより節電意識の向上。

36

太陽光パネルの出力低下の原因

37

太陽光パネルの出力低下の原因はいろいろあるが、構造物の影、雑草の影、クラスタ故障による出力低下がよく発生している。
影草

クラスタ故障

パネル割れ

セル故障

雪※よく発生する出力低下原因
コネクタ故障汚れ

ストリング診断による故障分類フロー

38

開始
発電量
yesno
時間依存性?
yes影?
yes影no電圧依存性?
雑草?
yes
草

no

電圧低下

電圧電柱
柵

雑草

不明

電流

電流

電圧no

yes

電流

正常

no

セル故障
クラスタ故障
パネル故障

電圧高抵抗機械学習(入力データの加工）

39

太陽光発電所の出力低下の原因になるのは、「草」「影」「クラスタ故障」が主であり、「草」と「影」は時間依存性を、「クラスタ故障」は電圧依存性を持っている。この点に着目して、CNNを利用して「正常」「クラスタ故障」「影」の分類を行った。
時間依存性
9:00

電圧依存性

9:00-15:30(30分サンプリング)

10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00

400V-480V(20Vサンプリング)

1/1
1/2
1/3
1/4
1/5

400V

440V 480V

1/1-1/30・・・・

1/29
1/30
CNN（畳み込みニューラルネットワーク）＋

最終的に、それぞれの確率として出力される。
(0:正常,1:クラスタ故障,2:影)
確率の大きいものが故障原因になる。

NN(ニューラルネットワーク)

・一カ所の発電所の結果
では、評価データの精度は最大100％となった。

深層学習による建物劣化診断

40

深層学習による建物劣化診断

41

設備環境に着目した故障予見技術

42

背景・課題
設備の維持管理において、年に一度、更改すべき設備を検討する

設備にかかるコストを低減したいため、故障の直前まで、可能な限り設備を使い続けたい○○設備の15年

経年と故障率推移

従来は任意の設備種について経年ごとの故障率(バスタブ曲線)を算出し、更改判断閾値を超えた経年について、優先的に設備更改を実施する手法をとっている ○○設備
経年と台数のしかし、右図のような問題がある

交代検討対象ではないが故障するリスク

ヒストグラム

設備個々の劣化状況に応じた、設備更改判断をしたい

まだ使用できるのに更改してしまうリスク

更改
検討対象

設備環境に着目した故障予見技術

43

解決のための提案(全体像)
故障予見技術※を開発、設備更改判断用 故障予見レポートを開発予定
beforeバスタブ曲線から算出した、故障経年を超えた設備を一律で更改要とする※現在、検証段階

運用

設備ライフサイクルコスト最適化、自動化

劣化が進んだ設備個体を更改要として表示
故障予見レポート

after
故障データ

環境データ

故障予見技術

GVAモデル

…

設備リスト

abc
経験平均温度 22℃ 28℃ 24℃

更改要の設備を優先的に更改判断

経験平均湿度 40% 70% 50%
修理有無
実経年

0回
0回
15年 12年

仮想年齢

13年 16年 11年

更改要否

不要

必要

1回
15年
不要

設備更改計画遺伝的アルゴリズムを活用した蓄電池制御技術

44【背景と目的】・経済産業省は2016年度から「バーチャルパワープラント(VPP)」の実証を開始。
・更なる需給調整力の確保には、工場やビル等に加えて小規模需要家を含めることが必要。
・将来、太陽光発電と蓄電池の組合せでグリッドパリティが実現されれば、大量の蓄電池が小規模需要家内に設置される可能性がある（図１)。
本研究では、小規模需要家内の蓄電池を束ねた大容量VPPの実現を目指して、「遺伝的アルゴリズム」を活用した蓄電池制御技術の検討を実施

図１ 想定される小規模需要家のモデル

図２ 遺伝的アルゴリズムを活用した制御フロー

シミュレーション結果

45【前提条件】
・電池残量(SOC)と消費電力の情報は不明。
・蓄電池制御は単純なon-offのみ。
【制御方法】
・電力会社からアグリゲータはDR指令を受領。
・目的関数を基に、放電指令ルールの変数を遺伝的アルゴリズムにより探索しon-offの動作を切替。

【シミュレーション結果】
パラメータに基づきシミュレーションを実施。
需要家数100、３分毎にDR指令を修正した場合、最大600ｋWh程度のDR要請に応えることが可能である。誤差は±10％であった。

【目的関数】【放電指令ルール】【電力会社】
DR要請量(kWh): 変数 DR時間(分): 30【アグリゲータ】
DR指令数(回/30分): 10【需要家（蓄電池のみ保有）】
需要家数(カ所): 100
蓄電池容量(kWh): 3～50(一様乱数）
需要家消費電力(kW): 3～50 (一様乱数）

期待DR量（平均値） [kWh]1,000500

00500

1000

DR要請量 [kWh]1500